第六章土壓力和土坡穩(wěn)定§6.1概述§6.2朗肯土壓力理論§6.3庫侖土壓力理論§6.4擋土墻設(shè)計(jì)§6.5土坡和地基穩(wěn)定分析

土壓力理論最初分別由C．A．庫倫(Coulomb)和W.J.M.朗肯(Rankine)提出，其目的主要解決與工程建設(shè)有關(guān)問題。

l773年，法國的C.A.庫倫(Coulomb)根據(jù)試驗(yàn)創(chuàng)立了著名的砂土抗剪強(qiáng)度公式，提出了計(jì)算擋土墻土壓力計(jì)算的滑楔理論。CharlesAugustindeCoulomb

(1736-1806)土壓力理論WilliamJohnMaquornRankine(1820-1872)

90余年后，1869年，英國的W.J.M.朗肯(Rankine)

又從另一途徑提出了擋土墻土壓力理論。這些古典的理論和方法，直到今天。仍不失其理論和實(shí)用的價(jià)值，在工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。土壓力理論路堤擋土墻新建公路邊坡?lián)跬翂Φ叵率覀?cè)墻基坑支護(hù)擋土墻駁岸擋土墻互嵌式景觀擋土墻綠化加筋擋土墻錨索樁板墻處治巖石邊坡噴射植生混凝土防護(hù)噴錨支護(hù)掛網(wǎng)上海路抗滑樁工程墻頂墻底墻趾墻面墻背墻鍾重力式擋土墻一、土壓力類型被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力1.靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力Eo3.被動(dòng)土壓力

Ep滑裂面

在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力△p1~5%4.三種土壓力之間的關(guān)系

-△+△+△-△EoEaEoEp

對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：1.Ea

＜Eo

＜＜Ep2.△p

＞＞△a△a1~5‰σz=zσx＝K0zzpa＝Kazpp＝Kpz增加減小fzK0zf=c+tan伸展壓縮45o-/245o＋/2papp土體處于彈性平衡狀態(tài)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮主動(dòng)朗肯狀態(tài)被動(dòng)朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展二、主動(dòng)土壓力45o＋/2hz(σ1)pa(σ3)極限平衡條件朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度zh/3EahKa討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗肯主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h1.無粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處2c√KaEa(h-z0)/3當(dāng)c＞0,粘性土h說明：負(fù)側(cè)壓力是一種拉力，由于土與結(jié)構(gòu)之間抗拉強(qiáng)度很低，受拉極易開裂，在計(jì)算中不考慮負(fù)側(cè)壓力深度為臨界深度z01.粘性土主動(dòng)土壓力強(qiáng)度存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)（計(jì)算中不考慮）2.合力大小為分布圖形的面積（不計(jì)負(fù)側(cè)壓力部分）3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底(h-z0)/3處z0hKa-2c√Ka1.土的自重引起的土壓力zKa2.粘聚力c引起的負(fù)側(cè)壓力2c√Ka三、被動(dòng)土壓力極限平衡條件朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度z(σ3)pp(σ1)45o－/2hz討論：當(dāng)c=0,無粘性土朗肯被動(dòng)土壓力強(qiáng)度1.無粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與z成正比，沿墻高呈三角形分布2.合力大小為分布圖形的面積，即三角形面積3.合力作用點(diǎn)在三角形形心，即作用在離墻底h/3處hhKph/3Ep當(dāng)c＞0,粘性土說明：側(cè)壓力是一種正壓力，在計(jì)算中應(yīng)考慮1.粘性土被動(dòng)土壓力強(qiáng)度不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)2.合力大小為分布圖形的面積，即梯形分布圖形面積3.合力作用點(diǎn)在梯形形心土壓力合力hEp2c√KphKp＋2c√Kphp1.土的自重引起的土壓力zKp2.粘聚力c引起的側(cè)壓力2c√Kp四、例題分析【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分布圖h=6m=17kN/m3c=8kPa=20o【解答】主動(dòng)土壓力系數(shù)墻底處土壓力強(qiáng)度臨界深度主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)距墻底的距離2c√Kaz0Ea(h-z0)/36mhKa-2c√Ka=17kN/m3c=8kPa=20o【例】有一擋土墻，高6米，墻背直立、光滑，墻后填土面水平。填土為粘性土，其重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力如下圖所示，求主動(dòng)土壓力及其作用點(diǎn)，并繪出主動(dòng)土壓力分布圖§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定1.墻后的填土為均勻的各向同性的理想散粒體2.土體滑動(dòng)破壞面為通過墻踵的平面3.墻背與滑裂面間的滑動(dòng)土楔為一剛性體，本身無變形hCABq理論出發(fā)點(diǎn)：楔形土體的靜力平衡條件二、庫侖主動(dòng)土壓力GhCABq墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：3.墻背對土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為δER1.土楔自重G=△ABC,方向豎直向下2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為

土楔在三力作用下，靜力平衡GhACBqER滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動(dòng)土壓力Ea，所對應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面庫侖主動(dòng)土壓力系數(shù)，查表4-2確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表4-1確定主動(dòng)土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成δ，與水平面成（α＋δ）hhKahACBEah/3主動(dòng)土壓力Ea三、庫侖被動(dòng)土壓力GhCABq墻向填土移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于被動(dòng)極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：3.墻背對土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為δ1.土楔自重G=△ABC,方向豎直向下2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為

RE土楔在三力作用下，靜力平衡滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的被動(dòng)土壓力Ep，所對應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面庫侖被動(dòng)土壓力系數(shù)土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表4-1確定hACBEph/3被動(dòng)土壓力強(qiáng)度被動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成δ，與水平面成（δ-α）hhKphACBEph/3被動(dòng)土壓力Ep四、例題分析【例】擋土墻高4.5m，墻背俯斜，填土為砂土，=17.5kN/m3，=30o，填土坡角、填土與墻背摩擦角等指標(biāo)如圖所示，試按庫侖理論求主動(dòng)土壓力Ea及作用點(diǎn)=10o=15o=20o4.5mAB=10oEah/3【解答】由=10o，=15o，=30o，=20o土壓力作用點(diǎn)在距墻底h/3=1.5m處朗肯土壓力理論基于土單元體的應(yīng)力極限平衡條件建立的，采用墻背豎直、光滑、填土表面水平的假定，與實(shí)際情況存在誤差，主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小庫侖土壓力理論基于滑動(dòng)塊體的靜力平衡條件建立的，采用破壞面為平面的假定，與實(shí)際情況存在一定差距（尤其是當(dāng)墻背與填土間摩擦角較大時(shí)）墻背與填土之間的摩擦角與墻背粗糙度、填土性質(zhì)、填土表面傾斜程度、墻后排水條件等因素有關(guān)。為保證擋土墻的安全，對土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)予以折減。五、土壓力計(jì)算方法討論六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

z＋qhABzq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重hq填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)相應(yīng)主動(dòng)土壓力強(qiáng)度A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度，六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

若填土為粘性土，c＞0臨界深度z0z0＞0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z0≤0說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算z＋qhABzq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重第六章土壓力和土坡穩(wěn)定§6.1概述§6.2朗肯土壓力理論§6.3庫侖土壓力理論§6.4擋土墻設(shè)計(jì)§6.5土坡和地基穩(wěn)定分析σz=zσx＝K0zzpa＝Kazpp＝Kpz增加減小fzK0zf=c+tan伸展壓縮papp土體處于彈性平衡狀態(tài)主動(dòng)極限平衡狀態(tài)被動(dòng)極限平衡狀態(tài)水平方向均勻壓縮主動(dòng)朗肯狀態(tài)被動(dòng)朗肯狀態(tài)水平方向均勻伸展六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以無粘性土為例）

hABq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重hqA點(diǎn)土壓力強(qiáng)度B點(diǎn)土壓力強(qiáng)度，六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以粘性土為例）

若填土為粘性土，c＞0臨界深度z0z0＞0說明存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，計(jì)算中應(yīng)不考慮負(fù)壓力區(qū)土壓力z＋qhABzq將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度六、幾種常見情況下土壓力計(jì)算1.填土表面有均布荷載（以粘性土為例）

z0≤0說明不存在負(fù)側(cè)壓力區(qū)，按三角形或梯形分布計(jì)算z＋qhABzq若填土為粘性土，c＞0將均布荷載換算成作用在地面上的當(dāng)量土重填土表面深度z處豎向應(yīng)力為(q+z)A點(diǎn)土壓力強(qiáng)度臨界深度z02.成層填土情況（無粘性土）

ABCD1，12，23，3paApaB上paB下paC下paC上paD擋土墻后有幾層不同類的土層，將上層土視為作用在下層土上的均布超載，換算成下層土的性質(zhì)指標(biāo)的當(dāng)量土層，按下層土的指標(biāo)計(jì)算h1h2h3A點(diǎn)B點(diǎn)上界面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)上界面C點(diǎn)下界面D點(diǎn)說明：合力大小為分布圖形的面積，作用點(diǎn)位于分布圖形的形心處2.成層填土情況（粘性土）

ABCDc1，1，1c2，

2，2c3，3，3paApaB上paB下paC下paC上paDh1h2h3A點(diǎn)B點(diǎn)上界面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)上界面C點(diǎn)下界面D點(diǎn)3.墻后填土存在地下水（以無粘性土為例）

ABC(h1+

h2)Kawh2擋土墻后有地下水時(shí)，作用在墻背上的土側(cè)壓力有土壓力和水壓力兩部分，可分作兩層計(jì)算，一般假設(shè)地下水位上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計(jì)算A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)土壓力強(qiáng)度:水壓力強(qiáng)度:B點(diǎn)C點(diǎn)作用在墻背的總壓力為土壓力和水壓力之和，作用點(diǎn)在合力分布圖形的形心處h1h2h七、例題分析【例1】擋土墻高5m，墻背直立、光滑，墻后填土面水平，共分兩層。各層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示，試求主動(dòng)土壓力Ea，并繪出土壓力分布圖。h=5m1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oh1

=2mh2

=3mABCKa1＝0.307Ka2＝0.568【解答】ABCh=5mh1=2mh2=3mA點(diǎn)B點(diǎn)上界面B點(diǎn)下界面C點(diǎn)主動(dòng)土壓力合力10.4kPa4.2kPa36.6kPa1=17kN/m3c1=01=34o2=19kN/m3c2=10kPa2=16oKa1＝0.307Ka2＝0.568七、例題分析【例2】垂直光滑擋土墻，墻高5m，墻后填土表面水平，填土為砂，地下水位在填土表面以下2m，地下水位以上填土，地下水位以下填土，墻后填土表面有超載。試求主動(dòng)土壓力Ea及水壓力，并繪出壓力分布圖。Ka1＝0.27Ka2＝0.295h=5m1=17kN/m3=35o2=20kN/m3=33oh1

=2mh2

=3mABCqABCh=5mh1=2mh2=3m22.67kPa24.8kPa33.65kPa13.5kPa30kPa2m3m第六章土壓力、地基承載力、土坡穩(wěn)定§6.1概述§6.2朗肯土壓力理論§6.3庫侖土壓力理論§6.4擋土墻設(shè)計(jì)§6.5土坡和地基穩(wěn)定分析一、擋土墻的設(shè)計(jì)步驟1.選擇擋土墻類型，初步擬定墻身斷面尺寸2.計(jì)算土應(yīng)力、水壓力、基底應(yīng)力3.墻身材料強(qiáng)度驗(yàn)算4.地基穩(wěn)定性驗(yàn)算5.擋土墻抗傾覆、抗滑移驗(yàn)算6.變形驗(yàn)算§6.4擋土墻設(shè)計(jì)§6.4擋土墻設(shè)計(jì)二、擋土墻類型1.重力式擋土墻塊石、磚或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定，墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。墻身截面尺寸大，一般用于墻高H＜8米的低擋土墻。墻頂墻基墻趾墻面墻背E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3重力式擋墻2.懸臂式擋土墻鋼筋混凝土建造，立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三塊懸臂板組成，靠墻踵懸臂上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)，墻身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用，適用于墻高H＞5米。墻趾墻踵立壁鋼筋3.扶壁式擋土墻針對懸臂式擋土墻立臂受力后彎矩和撓度過大缺點(diǎn)，增設(shè)扶壁，扶壁間距（0.3～0.6）h，墻體穩(wěn)定靠扶壁間填土重維持，適用于墻高H＞10米。墻趾墻踵扶壁4.錨定板式與錨桿式擋土墻預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持墻板錨定板基巖錨桿預(yù)制鋼筋混凝土面板、土工合成材料制成拉筋承受土體中拉力是一種新型的擋土結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、節(jié)約材料、工程造價(jià)低、抗震性能好、適用于承載力較低的地基等特點(diǎn)，因此目前在鐵路、公路建設(shè)等方面應(yīng)用很多。

拉筋面板5.加筋土擋土結(jié)構(gòu)加筋土擋土墻綠化土工格柵加筋建成5～6.5m高的加筋擋土墻采用樁基礎(chǔ)，打入地基一定深度，形成板樁墻，用做擋土結(jié)構(gòu)，基坑工程中應(yīng)用較廣支護(hù)樁6.樁撐擋土結(jié)構(gòu)三、擋土墻驗(yàn)算1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定2.地基承載力驗(yàn)算3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算4.變形驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件：擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0xfbz不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量墻趾伸長修改墻背形狀在擋土墻垂直墻背上做卸荷臺(tái)1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表4-3得到1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件：EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)不滿足時(shí)應(yīng)采取的措施：擴(kuò)大墻斷面尺寸，增加墻身重量擋土墻底面作砂、石墊層擋土墻底作逆坡在墻趾處加阻滑短樁或在墻踵后加拖板1.穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算2.地基承載力驗(yàn)算3.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算四、重力式擋土墻的體型與構(gòu)造1.墻背傾斜形式重力式擋土墻按墻背傾斜方向分為仰斜、直立和俯斜三種形式，三種形式應(yīng)根據(jù)使用要求、地形和施工情況綜合確定E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E32.擋土墻截面尺寸砌石擋土墻頂寬不小于0.5m，混凝土墻可縮小為0.20m～0.40m，重力式擋土墻基礎(chǔ)底寬約為墻高的1/2～1/3為了增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，將基底做成逆坡當(dāng)墻高較大，基底壓力超過地基承載力時(shí)，可加設(shè)墻趾臺(tái)階逆坡墻趾臺(tái)階擋土墻基底埋深一般應(yīng)不小于0.5m3.墻后排水措施擋土墻后填土由于雨水入滲，抗剪強(qiáng)度降低，土壓力增大，同時(shí)產(chǎn)生水壓力，對擋土墻穩(wěn)定不利，因此擋土墻應(yīng)設(shè)置很好的排水措施，增加其穩(wěn)定性墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，例如砂土、礫石、碎石等，若采用粘土，應(yīng)混入一定量的塊石，增大透水性和抗剪強(qiáng)度，墻后填土應(yīng)分層夯實(shí)4.填土質(zhì)量要求泄水孔粘土夯實(shí)濾水層泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)截水溝【例1】一擋土墻（重度22KN/m3）墻高5m，頂寬2m，底寬3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂，地下水位在填土表面以下2m，地下水位以上填土，地下水位以下填土，墻后填土表面有超載。墻底摩擦系數(shù)為0.64。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。Ka1＝0.27Ka2＝0.295h=5m1=17kN/m3=35o2=20kN/m3=33oh1

=2mh2

=3mABCq2m3m五、例題分析【例1】一擋土墻（重度22KN/m3）墻高5m，頂寬2m，底寬3m，墻面傾斜，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂，地下水位在填土表面以下2m，地下水位以上填土，地下水位以下填土，墻后填土表面有超載。墻底摩擦系數(shù)為0.64。試驗(yàn)算擋土墻抗滑及抗傾覆安全系數(shù)是否滿足要求。ABCh=5mh1=2mh2=3m22.67kPa24.8kPa33.65kPa13.5kPa30kPa2m3m五、例題分析【例2】設(shè)計(jì)一漿砌塊石擋土墻（重度23KN/m3），墻高5.5m，墻背垂直光滑，填土表面水平，填土為砂土，=18kN/m3，=35o，墻底摩擦系數(shù)為0.6，墻底地基承載力為200KPa。試設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，使之滿足抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定要求。h=5.5m=18kN/m3=35o第六章土壓力、地基承載力、土坡穩(wěn)定§6.1概述§6.2朗肯土壓力理論§6.3庫侖土壓力理論§6.4擋土墻設(shè)計(jì)§6.5土坡和地基穩(wěn)定分析§6.5土坡穩(wěn)定分析無粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析學(xué)習(xí)要求：

掌握土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的機(jī)理，砂土土坡、粘土土坡的整體穩(wěn)定分析方法和了解成層土土坡穩(wěn)定分析條分法。一、土坡穩(wěn)定概述天然土坡人工土坡由于地質(zhì)作用而自然形成的土坡

在天然土體中開挖或填筑而成的土坡

山坡、江河湖海岸坡基坑、基槽、路基、堤壩坡底坡腳坡角坡頂坡高土坡穩(wěn)定分析問題一、土坡穩(wěn)定概述土坡失穩(wěn)含義：填方或挖方土坡由于坡角過陡、坡頂荷重過大、振動(dòng)以及地下水自坡面溢出等因素導(dǎo)致土坡滑動(dòng)、喪失穩(wěn)定土坡失穩(wěn)原因：1、外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來的應(yīng)力平衡狀態(tài),土坡內(nèi)剪應(yīng)力增加2、土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。1.土坡坡度：土坡坡度有兩種表示方法：一種以高度與水平尺度之比來表示，一種以坡角表示，坡角越小土坡越穩(wěn)定，但不經(jīng)濟(jì)；2.土坡高度：H越小，土坡越穩(wěn)定；3.土的性質(zhì)：其性質(zhì)越好，土坡越穩(wěn)定；4.氣象條件：晴朗干燥土的強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好；5.地下水的滲透：土坡中存在與滑動(dòng)方向滲透力，不利；6.強(qiáng)烈地震：在地震區(qū)遇強(qiáng)烈地震，會(huì)使土的強(qiáng)度降低，且地震力或使土體產(chǎn)生孔隙水壓力，則對土坡穩(wěn)定性不利。影響土坡穩(wěn)定的因素穩(wěn)定分析方法：采用極限平衡理論，假定滑動(dòng)面形狀，用庫侖定律，計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)K坡底坡腳坡角坡頂坡高坡面坡肩基本假設(shè)

根據(jù)實(shí)際觀測，由均質(zhì)砂性土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)滑動(dòng)面大多近似于平面，成層的非均質(zhì)的砂類土構(gòu)成的土坡，破壞時(shí)的滑動(dòng)面也往往近于一個(gè)平面，因此在分析砂性土的土坡穩(wěn)定時(shí)，一般均假定滑動(dòng)面是平面。二、無粘性土坡穩(wěn)定分析

簡單土坡是指土坡的坡度不變，頂面和底面都是水平的，且土質(zhì)均勻，無地下水。二、無粘性土坡穩(wěn)定分析二、無粘性土坡穩(wěn)定分析TT均質(zhì)的無粘性土土坡，在干燥或完全浸水條件下，土粒間無粘結(jié)力

只要位于坡面上的土單元體能夠保持穩(wěn)定，則整個(gè)坡面就是穩(wěn)定的

單元體穩(wěn)定T>T土坡整體穩(wěn)定NWWTTN穩(wěn)定條件：T>T砂土的內(nèi)摩擦角抗滑力與滑動(dòng)力的比值

穩(wěn)定性系數(shù)，取1.1～1.5自然休止角（安息角）砂性土坡所形成的最大坡角就是砂土的內(nèi)摩擦角根據(jù)這一原理，工程上可以通過堆砂錐體法確定砂土內(nèi)摩擦角【例】某砂土場地需開挖基坑，已知砂土的自然休止角為32°。求：1、放坡時(shí)的極限坡角；

2、若取安全系數(shù)為1.3，穩(wěn)定坡角為多少；

3、若取坡角為23°

，穩(wěn)定安全系數(shù)為多少。例題分析

均質(zhì)粘性土土坡在失穩(wěn)破壞時(shí)，其滑動(dòng)面常常是一曲面，通常近似于圓柱面，在橫斷面上則呈現(xiàn)圓弧形。實(shí)際土坡在滑動(dòng)時(shí)形成的滑動(dòng)面與坡角b、地基土強(qiáng)度以及土層硬層的位置等有關(guān)，一般可形成如下三種形式：

1.坡腳圓（a）；2.坡面圓（b）；3.中點(diǎn)圓（c）三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動(dòng)法2、條分法3、泰勒穩(wěn)定因素法三、粘性土土坡穩(wěn)定分析

1、瑞典圓弧滑動(dòng)法NfWROBd假定滑動(dòng)面為圓柱面，截面為圓弧，利用土體極限平衡條件下的受力情況：

滑動(dòng)面上的最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比,取1.1～1.5CAKs是任意假定某個(gè)滑動(dòng)面的抗滑安全系數(shù)，實(shí)際要求的是與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面相對應(yīng)的最小安全系數(shù)

假定若干滑動(dòng)面

最小安全系數(shù)

NfWROBdCA最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定β1β2ROβBA對于均質(zhì)粘性土土坡，其最危險(xiǎn)滑動(dòng)面通過坡腳

=0

圓心位置由β1，β2確定OBβ1β2βAHE2H4.5HKs

>0

圓心位置在EO的延長線上

表4-4最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心位置和的數(shù)值土坡坡度坡角1:0.5860°29°40°1:145°28°37°1:1.533°41′

26°35°1:226°34′25°35°1:318°26′25°35°1:414°03′25°36°1:511°19′25°37°2、條分法abcdiβiOCRABH對于外形復(fù)雜、

>0的粘性土土坡，土體分層情況時(shí)，要確定滑動(dòng)土體的重量及其重心位置比較困難，而且抗剪強(qiáng)度的分布不同，一般采用條分法分析

各土條對滑弧圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩滑動(dòng)土體分為若干垂直土條土坡穩(wěn)定安全系數(shù)2、條分法abcdiβiOCRABH1.假定問題為平面問題2.假定危險(xiǎn)滑動(dòng)面（即剪切面）為圓弧面3.假定抗剪強(qiáng)度全部得到發(fā)揮4.不考慮各分條之間的作用力條分法分析步驟abcdiβiOCRABH1.按比例繪出土坡剖面

2.任選一圓心O，確定滑動(dòng)面，將滑動(dòng)面以上土體分成幾個(gè)等寬或不等寬土條

3.每個(gè)土條的受力分析

cdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTiWi靜力平衡假設(shè)兩組合力(Pi，Xi)＝(Pi＋1，Xi＋1)條分法分析步驟4.滑動(dòng)面的總滑動(dòng)力矩

5.滑動(dòng)面的總抗滑力矩

6.確定安全系數(shù)

abcdiβiOCRABHcdbaliXiPiXi+1Pi+1NiTi條分法是一種試算法，應(yīng)選取不同圓心位置和不同半徑進(jìn)行計(jì)算，求最小的安全系數(shù)4、泰勒穩(wěn)定因素法土坡的穩(wěn)定性相關(guān)因素：抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和、重度、土坡的尺寸坡角

和坡高H泰勒（Taylor,D.W，1937）用圖表表達(dá)影響因素的相互關(guān)系

穩(wěn)定因數(shù)土坡的臨界高度或極限高度

根據(jù)不同的

繪出與Ns的關(guān)系曲線

泰勒穩(wěn)定因素法適宜解決簡單土坡穩(wěn)定分析的問題：①已知坡角及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡高H②已知坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定的坡角③已知坡角、坡高H及土的指標(biāo)c、、，求穩(wěn)定安全系數(shù)K

s5、例題分析【例】一簡單土坡=15°,c=12.0kPa,=17.8kN/m3，若坡高為5m,試確定安全系數(shù)為1.2時(shí)的穩(wěn)定坡角。若坡角為60°，試確定安全系數(shù)為1.5時(shí)的最大坡高①在穩(wěn)定坡角時(shí)的臨界高度：Hcr=KH=1.2×5=6m【解答】穩(wěn)定數(shù)：由

=15°,Ns=8.9查圖得穩(wěn)定坡角

=57°②由

=60°，

=15°查圖得泰勒穩(wěn)定數(shù)Ns為8.6

穩(wěn)定數(shù)：求得坡高Hcr=5.80m,穩(wěn)定安全系數(shù)為1.5時(shí)的最大坡高Hmax為

1.土的剪切強(qiáng)度指標(biāo)的選用;2.安全系數(shù)的選用;3.成層土邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算;4坡頂開裂時(shí)的穩(wěn)定性;5.滲流對土坡穩(wěn)定的影響;6.按有效應(yīng)力分析土坡穩(wěn)定;7.地震對土坡穩(wěn)定的影響.工程中的土坡穩(wěn)定性計(jì)算一、土壓力類型被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力二、靜止土壓力計(jì)算K0h

hzK0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強(qiáng)度

靜止土壓力分布

土壓力作用點(diǎn)三角形分布

作用點(diǎn)距墻底h/3

§6.2朗金土壓力理論一、朗金土壓力基本理論1.擋土墻背垂直、光滑2.填土表面水平3.墻體為剛性體σz=zσx＝K0zzf=0pa＝Kazpp＝Kpz增加減小45o-/245o＋

/2大主應(yīng)力方向主動(dòng)伸展被動(dòng)壓縮小主應(yīng)力方向理論出發(fā)點(diǎn)：半無限大土體中一點(diǎn)的極限平衡狀態(tài)h/3EahKa當(dāng)c=0,無粘性土朗金主動(dòng)土壓力強(qiáng)度h二、主動(dòng)土壓力當(dāng)c＞0,粘性土2c√KaEa(h-z0)/3hz0hKa-2c√Ka當(dāng)c=0,無粘性土朗金被動(dòng)土壓力強(qiáng)度hhKph/3Ep三、被動(dòng)土壓力當(dāng)c＞0,粘性土hEp2c√KphKp＋2c√Kphp§6.3庫侖土壓力理論一、庫侖土壓力基本假定1.墻后的填土為均勻的各向同性的理想散粒體2.土體滑動(dòng)破壞面為通過墻踵的平面3.墻背與滑裂面間的滑動(dòng)土楔為一剛性體，本身無變形hCABq理論出發(fā)點(diǎn)：楔形土體的靜力平衡條件二、庫侖主動(dòng)土壓力GhCABq墻向前移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于主動(dòng)極限平衡狀態(tài)土楔受力情況：3.墻背對土楔的反力E,大小未知，方向與墻背法線夾角為δER1.土楔自重G=△ABC,方向豎直向下2.破壞面為BC上的反力R,大小未知，方向與破壞面法線夾角為

土楔在三力作用下，靜力平衡GhACBqER滑裂面是任意給定的，不同滑裂面得到一系列土壓力E，E是q的函數(shù)，E的最大值Emax，即為墻背的主動(dòng)土壓力Ea，所對應(yīng)的滑動(dòng)面即是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面庫侖主動(dòng)土壓力系數(shù)，查表4-2確定土對擋土墻背的摩擦角，根據(jù)墻背光滑，排水情況查表4-1確定主動(dòng)土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，合力作用點(diǎn)在離墻底h/3處，方向與墻背法線成δ，與水平面成（α＋δ）hhKahACBEah/3說明：土壓力強(qiáng)度分布圖只代表強(qiáng)度大小，不代表作用方向主動(dòng)土壓力Ea三、庫侖被動(dòng)土壓力GhCABq墻向填土移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體沿某一破壞面BC破壞，土楔ABC處于